Inhaltsverzeichnis (2. Auflage)
Nicoletti, Oberladstätter, König
Messtechnik und Instrumentierung in der Nuklearmedizin
Einleitung |
|||||
1.1 |
Was ist Nuklearmedizin ? |
3 |
|||
1.2 |
Das Indikatorprinzip |
4 |
|||
1.3 |
Geschichte der Nuklearmedizin |
5 |
|||
1.3.1 |
Entwicklung kernphysikalischer Grundlagen |
5 |
|||
1.3.2 |
Entwicklung radiochemischer Grundlagen |
6 |
|||
1.3.3 |
Entwicklung molekularbiologischer Grundlagen |
7 |
|||
1.3.4 |
Entwicklung messtechnischer Grundlagen |
7 |
|||
1.3.5 |
Entwicklung klinischer Anwendungen |
8 |
|||
1.4 |
Vergleich mit anderen bildgebenden Verfahren |
9 |
|||
Physikalische Grundlagen der Nuklearmedizin |
|||||
2.1 |
Atomaufbau |
13 |
|||
2.1.1 |
Atomkern |
13 |
|||
2.1.2 |
Atomhülle |
14 |
|||
2.2 |
Radioaktivität |
16 |
|||
2.2.1 |
Kernumwandlungen |
16 |
|||
2.2.2 |
Weitere Strahlungsarten |
20 |
|||
2.2.3 |
Nuklidkarte |
22 |
|||
2.2.4 |
Zerfallsschema |
24 |
|||
2.2.5 |
Zerfallsgesetz und Halbwertszeit |
26 |
|||
2.2.6 |
Einheit der Radioaktivität |
29 |
|||
2.2.7 |
Radioaktiver Zerfall - Zusammenfassung |
29 |
|||
2.3 |
Allgemeine Eigenschaften ionisierender Strahlung |
30 |
|||
2.3.1 |
Strahlungsparameter |
30 |
|||
2.3.2 |
Energiespektren |
31 |
|||
2.3.3 |
Wechselwirkung geladener Teilchen mit Materie |
33 |
|||
2.3.4 |
Wechselwirkung von Photonenstrahlung mit Materie |
34 |
|||
2.3.5 |
Schwächungsgesetz und Halbwertsdicke |
37 |
|||
2.3.6 |
Abstandsquadratgesetz |
41 |
|||
2.3.7 |
Weitere Strahlungseffekte in Materie |
42 |
|||
2.4 |
Dosis und Dosisleistung |
43 |
|||
2.4.1 |
Die Wirkung der ionisierenden Strahlung |
43 |
|||
2.4.2 |
Dosisbegriffe |
43 |
|||
2.4.3 |
Dosisleistung |
45 |
|||
Herstellung von Radionukliden |
|||||
3.1 |
Radionuklide in der Nuklearmedizin |
49 |
|||
3.1.1 |
Nuklide der In-vitro-Diagnostik |
50 |
|||
3.1.2 |
Nuklide der In-vivo-Diagnostik |
51 |
|||
3.1.3 |
Nuklide der Radionuklidtherapie |
52 |
|||
3.2 |
Radionuklidgenerator |
53 |
|||
3.2.1 |
Aufbau und Funktion des 99Mo / 99mTc-Generators |
53 |
|||
3.2.2 |
Andere Generatoren |
55 |
|||
3.3 |
Kernreaktor |
56 |
|||
3.4 |
Zyklotron |
57 |
|||
Detektoren |
|||||
4.1 |
Prinzip des Strahlungsnachweises |
63 |
|||
4.1.1 |
Energieübertragung |
63 |
|||
4.1.2 |
Arten von Strahlungsdetektoren |
63 |
|||
4.1.3 |
Bestandteile eines Strahlungsmessgerätes |
64 |
|||
4.2 |
Gasgefüllte Detektoren |
65 |
|||
4.2.1 |
Ionisationsbereich |
66 |
|||
4.2.2 |
Proportionalbereich |
67 |
|||
4.2.3 |
Auslösebereich |
68 |
|||
4.3 |
Halbleiterdetektoren |
69 |
|||
4.4 |
Lumineszenzdetektoren |
71 |
|||
4.5 |
Szintillationsdetektoren |
72 |
|||
4.5.1 |
NaI(Tl)-Szintillationsdetektor |
72 |
|||
4.5.2 |
Andere anorganische Szintillationsdetektoren |
74 |
|||
4.5.3 |
Eigenschaften anorganischer Szintillationsdetektoren -Zusammenfassung |
74 |
|||
4.5.4 |
Organische Szintillatoren |
75 |
|||
4.5.5 |
Photomultiplier |
76 |
|||
4.5.6 |
Funktion des Szintillationsdetektors - Zusammenfassung |
77 |
|||
Grundlagen der Messtechnik |
|||||
5.1 |
Elektronischer Aufbau einer Messeinrichtung |
81 |
|||
5.1.1 |
Komponenten der Messelektronik |
81 |
|||
5.1.2 |
Hochspannungsversorgung |
82 |
|||
5.1.3 |
Vorverstärker |
83 |
|||
5.1.4 |
Linearverstärker |
84 |
|||
5.1.5 |
Impulshöhenanalysator (PHA) |
85 |
|||
5.1.6 |
Registriereinheit |
87 |
|||
5.1.7 |
Analog-Digital Konverter (ADC) |
89 |
|||
5.2 |
Generelle Eigenschaften einer Messeinrichtung |
90 |
|||
5.2.1 |
Empfindlichkeit einer Messeinrichtung |
90 |
|||
5.2.2 |
Einfluss von Schwächungseffekten |
95 |
|||
5.2.3 |
Leerwert und Hintergrund |
95 |
|||
5.2.4 |
Zeitliche Auflösung einer Messeinrichtung |
98 |
|||
5.3 |
Auswertung der Energieinformation |
100 |
|||
5.3.1 |
Impulshöhenspektrum |
100 |
|||
5.3.2 |
Energiekalibrierung |
103 |
|||
5.3.3 |
Energieauflösung |
105 |
|||
5.3.4 |
Fenstereinstellung |
106 |
|||
5.3.5 |
Gammaspektroskopie |
108 |
|||
5.4 |
Grundlagen der Statistik für nuklearmedizinische Zwecke |
110 |
|||
5.4.1 |
Messgenauigkeit |
110 |
|||
5.4.2 |
Statistische Methoden |
111 |
|||
5.4.3 |
Zuverlässigkeit eines Messwerts aus statistischer Sicht |
115 |
|||
5.4.4 |
Nuklearmedizinische Zählstatistik |
117 |
|||
5.4.5 |
Erkennungs- und Nachweisgrenze |
119 |
|||
Strahlen-Überwachungsgeräte |
|||||
6.1 |
Aktivitätsmessgeräte |
123 |
|||
6.1.1 |
Aktivimeter |
123 |
|||
6.1.2 |
Kontaminationsmonitore |
127 |
|||
6.1.3 |
Gammaspektrometer |
128 |
|||
6.1.4 |
Ganzkörperzähler |
129 |
|||
6.2 |
Dosis- und Dosisleistungsmessgeräte |
133 |
|||
6.2.1 |
Personendosimeter |
133 |
|||
6.2.2 |
Dosisleistungsmessgeräte |
136 |
|||
|
Labormessgeräte |
||||
7.1 |
Gammazähler |
139 |
|||
7.1.1 |
Aufbau und Funktion |
139 |
|||
7.1.2 |
Ausführungsformen von Gammazählern |
140 |
|||
7.1.3 |
Konstanzprüfung von Gammazählern |
141 |
|||
7.2 |
Betazähler |
143 |
|||
7.2.1 |
Flüssigszintillationszähler |
143 |
|||
|
Sondenmessgeräte |
||||
8.1 |
Aufbau und Funktion |
147 |
|||
8.1.1 |
Detektor |
147 |
|||
8.1.2 |
Kollimator und Messfeld |
147 |
|||
8.1.3 |
Messelektronik |
148 |
|||
8.2 |
Anwendungsmöglichkeiten |
149 |
|||
8.2.1 |
Speichermessplatz (Uptake-Messplatz, Organmessplatz) |
149 |
|||
8.2.2 |
Funktionsmessplatz |
150 |
|||
8.2.3 |
Ganzkörperzähler |
150 |
|||
8.2.4 |
Intraoperative Sonden |
150 |
|||
8.3 |
Konstanzprüfung |
154 |
|||
|
Rektilinearer Scanner |
||||
9.1 |
Aufbau und Funktion |
157 |
|||
9.1.1 |
Prinzip der Bildentstehung |
157 |
|||
9.1.2 |
Kollimator und Messfeld |
157 |
|||
9.1.3 |
Kollimator und Bildqualität |
158 |
|||
9.1.4 |
Registriereinrichtungen |
158 |
|||
|
Szintillationskamera |
||||
10.1 |
Einleitung |
161 |
|||
10.1.1 |
Allgemeines zur Bildgebung |
161 |
|||
10.1.2 |
Allgemeines zur Gammakamera |
161 |
|||
10.2 |
Detektorkopf |
163 |
|||
10.2.1 |
Übersicht |
163 |
|||
10.2.2 |
Die einzelnen Komponenten des Detektorkopfes |
164 |
|||
10.3 |
Impulsverarbeitung und Bilderzeugung |
166 |
|||
10.3.1 |
Ausgangssignale des Detektorkopfes |
166 |
|||
10.3.2 |
Signalverarbeitung |
166 |
|||
10.3.3 |
Bildspeicherung |
167 |
|||
10.4 |
Kenngrößen |
169 |
|||
10.4.1 |
Planare Inhomogenität |
169 |
|||
10.4.2 |
Planare örtliche Auflösung |
170 |
|||
10.4.3 |
Planare örtliche Linearität |
172 |
|||
10.4.4 |
Zählausbeute |
172 |
|||
10.4.5 |
Zeitliche Auflösung |
173 |
|||
10.4.6 |
Energieauflösung |
173 |
|||
10.4.7 |
Energielinearität |
173 |
|||
10.5 |
Kollimatoren |
174 |
|||
10.5.1 |
Kollimatortypen |
174 |
|||
10.5.2 |
Abbildungseigenschaften des Kollimators |
174 |
|||
10.5.3 |
Parallelloch-Kollimator |
176 |
|||
10.5.4 |
Pinhole-Kollimator |
177 |
|||
10.5.5 |
Fächerstrahl-Kollimatoren |
178 |
|||
10.5.6 |
Konvergierende und divergierende Kollimatoren |
178 |
|||
10.5.7 |
Sonderformen |
178 |
|||
10.6 |
Automatische Uniformitätskorrektur |
179 |
|||
10.6.1 |
Energiekorrektur |
180 |
|||
10.6.2 |
Linearitätskorrektur |
181 |
|||
10.6.3 |
Homogenitätskorrektur |
181 |
|||
10.7 |
Qualitätskontrolle |
183 |
|||
SPECT |
|||||
11.1 |
Aufnahme der Rohdaten |
187 |
|||
11.1.1 |
Einleitung |
187 |
|||
11.1.2 |
Projektionsbilder und Sinogramme |
187 |
|||
11.1.3 |
Aufnahme der Projektionsbilder |
188 |
|||
11.1.4 |
Rotationszentrum |
189 |
|||
11.2 |
Bildberechnung |
191 |
|||
11.2.1 |
Gefilterte Rückprojektion |
191 |
|||
11.2.2 |
Filterung |
192 |
|||
11.2.3 |
Iterative Verfahren |
194 |
|||
11.3 |
Schwächungskorrektur |
195 |
|||
11.3.1 |
Schwächungskorrektur nach Chang |
195 |
|||
11.3.2 |
Gemessene Schwächungskorrektur |
196 |
|||
11.4 |
Schichtdarstellung |
197 |
|||
11.5 |
Informationsdichte und Detailerkennbarkeit |
198 |
|||
11.6 |
Qualitätskontrolle |
200 |
|||
PET |
|||||
12.1 |
Physikalische Grundlagen der Positronenemissionstomographie |
203 |
|||
12.1.1 |
Beta-plus-Umwandlung und Annihilation |
203 |
|||
12.1.2 |
Positronenstrahler für PET |
204 |
|||
12.1.3 |
Koinzidenzmessung |
205 |
|||
12.1.4 |
Flugzeitmessung („time of flight“, TOF) |
206 |
|||
12.2 |
Schichtbilderzeugung |
207 |
|||
12.2.1 |
Strahlungsnachweis im Detektor |
207 |
|||
12.2.2 |
Ortsbestimmung des Szintillationsereignisses |
208 |
|||
12.2.3 |
Bestimmung der Koinzidenzlinien |
208 |
|||
12.2.4 |
Schichtbildrekonstruktion |
213 |
|||
12.2.5 |
Korrekturen |
214 |
|||
12.2.6 |
Quantitative Aktivitätsbestimmung und SUV |
216 |
|||
12.3 |
Untersuchungsgeräte |
218 |
|||
12.3.1 |
Gerätetypen – Übersicht |
218 |
|||
12.3.2 |
Hybrid-Kameras |
218 |
|||
12.3.3 |
Dedizierte PET-Scanner mit NaI(Tl)-Detektoren |
219 |
|||
12.3.4 |
Dedizierte PET-Scanner mit BGO-Detektoren |
220 |
|||
12.3.5 |
Dedizierte PET-Scanner mit anderen Detektoren |
221 |
|||
12.4 |
Qualitätskontrolle |
222 |
|||
|
Kombinierte Geräte |
||||
13.1 |
Morphologische und funktionelle Bildgebung |
225 |
|
|
|
13.2 |
Grundlagen Röntgen-Computertomographie |
226 |
|||
13.2.1 |
Das Schwächungsprofil |
226 |
|||
13.2.2 |
Abtastung (Messung der Rohdaten) |
227 |
|||
13.2.3 |
Die „Generationen“ der CT-Geräte |
227 |
|||
13.2.4 |
Spiral-CT |
228 |
|||
13.2.5 |
Mehrzeilen-CT |
230 |
|||
13.2.6 |
Strahlenexposition des Patienten |
231 |
|||
13.2.7 |
Bildberechnung |
233 |
|||
13.2.8 |
Bestandteile eines Computertomographen |
236 |
|||
13.2.9 |
Bildqualität |
239 |
|||
13.2.10 |
Artefakte |
240 |
|||
13.3 |
PET/CT und SPECT/CT |
242 |
|||
13.3.1 |
Allemeines |
242 |
|||
13.3.2 |
Transmissionsmessung |
243 |
|||
13.3.3 |
CT-basierte Schwächungskorrektur |
245 |
|||
13.3.4 |
Patientendosis bei PET/CT |
246 |
|||
13.3.5 |
Maßnahmen zur Dosisreduktion |
247 |
|||
13.4 |
PET/MR |
249 |
|||
|
Qualitätskontrolle |
||||
14.1 |
Rechtliche Grundlagen |
253 |
|||
14.1.1 |
EU-Recht |
253 |
|||
14.1.2 |
Nationales Recht |
254 |
|||
14.1.3 |
Normen und Standards |
254 |
|||
14.2 |
Messverfahren |
255 |
|||
14.2.1 |
Abnahme- und Teilabnahmeprüfung |
255 |
|||
14.2.2 |
Konstanzprüfung |
255 |
|||
14.2.3 |
Allgemeine Maßnahmen |
256 |
|||
14.3 |
Konstanzprüfung Aktivimeter |
257 |
|||
14.3.1 |
Übersicht |
257 |
|||
14.3.2 |
Messungen |
258 |
|||
14.4 |
Konstanzprüfung Gammakamera, SPECT-Kamera |
259 |
|||
14.4.1 |
Übersicht |
259 |
|||
14.4.2 |
Messungen |
260 |
|||
14.5 |
Konstanzprüfung PET |
263 |
|||
14.5.1 |
Übersicht |
263 |
|||
14.5.2 |
Messungen |
264 |
|||
14.6 |
Konstanzprüfung In-Vivo-/In-Vitro-Messplätze, Gammasonden |
265 |
|||
14.6.1 |
Übersicht |
265 |
|||
14.6.2 |
Messungen |
265 |
|||
Anhang |
|||||
|
Weiterführende Literatur |
269 |
|||
|
Quellenverzeichnis zu den Abbildungen |
271 |
|||
|
Abkürzungen |
273 |
|||
|
Index |
275 |